Aus Wildschweinen und Bankivahühnern entwickelten sich Schweine und Hühner. Die Gene dieser Tiere entwickelten sich jedoch anders, was zu Merkmalen der Domestizierung führte – etwa schwächeren Knochen und einer besseren Virusresistenz –, wie ein japanisches Forscherteam herausgefunden hat.
Die Ergebnisse wurden am 6. Juli in Tierekönne Einblicke in die genetischen Veränderungen des Domestizierungsprozesses geben und Zielgene für eine gesündere und produktivere Viehzucht hervorheben, sagten die Forscher.
„Durch Domestizierung wurden diese Tiere unter menschliche Kontrolle gebracht und gezielt auf bestimmte, für den Menschen nützliche Merkmale gezüchtet, wie etwa schnelleres Wachstum, bessere Fleischqualität und größere Wurfgröße“, sagte der korrespondierende Autor Hidemasa Bono, Professor an der Universität Hiroshima (HU).
Bono ist mit dem Labor für Genominformatik in der HU Graduate School of Integrated Sciences for Life und dem Labor für Bio-DX im Genome Editing Innovation Center verbunden.
„Dieser Prozess hat das Verhalten, die Morphologie und die physiologischen Funktionen der Tiere erheblich verändert. … Während eine Selektion auf für den Menschen vorteilhafte Merkmale stattgefunden hat, hat eine übermäßige selektive Zucht zu Gesundheitsproblemen bei domestizierten Tieren geführt und ihre Fortpflanzungsfähigkeit verringert. Um diese Probleme anzugehen, ist es entscheidend, die Veränderungen in der Genexpression zwischen domestizierten Tieren und ihren wilden Vorfahren zu verstehen.“
Durch einen Vergleich der Genexpression bei Schweine- und Wildschweinpaaren sowie bei Hühner- und Bankivahuhnpaaren wollten die Forscher gemeinsame Muster solcher Veränderungen aufdecken.
Anhand von Daten aus öffentlich zugänglichen Datenbanken verglichen sie 240 Gene bei Schweinen und 206 bei Hühnern und fanden heraus, dass 10 davon hochreguliert waren – das heißt, sie wurden im Vergleich zu ihren wilden Vorfahren stärker exprimiert. Sie fanden auch heraus, dass sieben Gene bei Wildschweinen und Bankivahühnern hochreguliert waren, die insgesamt 206 bzw. 200 Gene haben.
„Bemerkenswerterweise wiesen domestizierte Tiere eine höhere Expression von Genen auf, die mit Virusresistenz und Knochenschwäche in Zusammenhang stehen, während ihre wilden Vorfahren eine höhere Expression von Genen zeigten, die mit Stressreaktion und Energiestoffwechsel in Zusammenhang stehen“, sagte Erstautor Motoki Uno, ein Doktorand im Labor für Genominformatik an der Graduate School of Integrated Sciences for Life der HU.
„Unsere Analyse ergab, dass Gene, die bei Schweinen und Hühnern häufig hochreguliert sind, an der Immunreaktion, dem olfaktorischen Lernen, der epigenetischen Regulierung, der Zellteilung und der extrazellulären Matrix beteiligt sind, also der molekularen Struktur, die Zellen und Gewebe in einem Organismus stützt. Im Gegensatz dazu stehen bei Wildschweinen und Bankivahühnern hochregulierte Gene mit der Stressreaktion, der Zellvermehrung, der Herz-Kreislauf-Funktion, der neuronalen Regulierung und dem Energiestoffwechsel in Zusammenhang.“
Diese Veränderungen könnten laut den Forschern darauf zurückzuführen sein, dass domestizierte Tiere typischerweise in großer Dichte auf engem Raum gehalten werden, wie etwa Hühner in einem Stall. Diese Nähe kann dazu führen, dass die Tiere anfälliger für Infektionen und die Verbreitung von Viren sind als ihre wilden Vorfahren.
Im Gegensatz dazu sind Wildschweine und Bankivahühner in der Natur stärkeren Stressfaktoren ausgesetzt, wie etwa der Flucht vor Raubtieren und der Nahrungssuche. Dies könnte die Ursache für die Hochregulierung von Genen sein, die mit der Herz-Kreislauf-Funktion, der neuronalen Regulation und dem Energiestoffwechsel in Zusammenhang stehen.
„Diese Erkenntnisse liefern wertvolle Einblicke in die genetische Grundlage des Domestizierungsprozesses und heben potenzielle Kandidatengene für Zuchtanwendungen hervor“, sagte Bono.
„Unser Ziel ist es, künftig durch die Verbesserung analytischer Methoden und die Integration verschiedener biologischer Daten zu einer nachhaltigen Züchtung beizutragen.“
Mehr Informationen:
Motoki Uno et al., Transkriptionelle Signaturen der Domestizierung aufgedeckt durch Meta-Analyse von Genexpressionsdaten von Schweinen, Hühnern, Wildschweinen und Bankivahühnern, Tiere (2024). DOI: 10.3390/ani14131998